Tervezése gázvezetékek és tárolók (I. rész)
Lecture 9. Az átlagos nyomás és a gáz hőmérséklete a gáz fő
Kiszámításakor a fizikai tulajdonságai a gáz, a meghatározó gáz mennyisége a csővezeték szükséges, hogy az átlagos nyomás a helyszínen. Mivel a gázáram mértékére a vezetékben változtatható, telepíteni kell az első nyomás változása függ a hossza a részleget, ez változó nem egy egyenes vonal.
9.1 A nyomás változása hossza mentén a gázvezeték
Tekintsük rész LKS gázvezeték hossza közötti kompresszorállomásokból nyomás Ph elején és végén rész Pk. Definiáljuk a nyomás bármely ponton részhez, például Px távolság x az elejétől (9.1 ábra).
9.1 ábra - nyomásingadozást hosszúságú
Tegyük fel, hogy nincs olyan terület, csővezeték táparányokat és gázkitermelés, miközben a gáz áramlását a helyszínen x
Mivel az áramlási terület hosszában nem változik, akkor egyenlőségjelet tesznek a jobb oldalán egyenletek (9.1) és (9.2). Ha λ, Z, δ, T az egyenletekben feltételezik állandó, megkapjuk
Egyenlet (9.3) eloszlását szemlélteti nyomás hossza mentén a csővezeték az egyenlet egy parabola. A természet ez a görbe (9.1 ábra) azt jelzi, hogy a nyomás-gradiens mentén növekszik a hossza a csővezeték, azaz hidraulikus gradiens, olajjal ellentétben, nem állandó. Ez egy jól meghatározott fizikai magyarázata. Az elején a csővezeték nagynyomású gáz összenyomódik és sűrűsége magas. Mindebből következik, hogy a gáz térfogata kicsi, és a mozgás sebessége kicsi. Mivel a távolság az elején a vezetékes gáz nyomása csökken. Amikor a nyomás csökkentésével növeli a fajlagos gáz térfogata, és így egy állandó átmérőjű cső növeli a sebessége a gáz, ami növekedéséhez vezet a nyomásveszteség miatt a súrlódás arányos a négyzetével sebessége. A távolság növekedésével a kompresszor üzem nyomáseséstői mértéke növekszik, így növelve az energia veszteség társult gáz mozgása a csövön keresztül. Ez azt mutatja, hogy szükség van, hogy csökkentsék a költségek csökkentése a gáz szivattyúzási közötti távolság a COP. Azonban az állomások száma növekedni fog a csökkenő LKS hogy növelné a tőkeköltség azok építésére, és további, a megnövekedett működési költségek. Ezért a tervezés során a véges optimális gáznyomás és a távolság az állomások között alapján határozzák meg a műszaki-gazdasági számítások. A meglévő távvezetéki van a kezdeti nyomás PH = 7,5 MPa. végleges - Pk = 5,1 MPa
9.2 Átlagos nyomás gyűjtőcső
Mint már említettük, a törvény nyomásváltozás mentén a csővezeték hossza nemlineáris, így az átlagos nyomást kell meghatározni, az átlagos érték elválaszthatatlan
Bemutatjuk az új változó
és megkülönböztetve, megkapjuk
Tól (9.6) fejezzük dx
és a helyettesítő (9.5), (9.7) a (9.4).
Mivel egy új változót t. Tisztázni kell az új határértékek az integráció:
Ezután (9,4) formájában van
Az integrációt végrehajtó átalakítás után kapjuk
Úgy becsüljük, a hiba számtani középérték nyomás alkalmazása helyett átlagos integrál.
Találunk az abszolút különbség a nyomást
Két esetet. Az első esetben feltételezzük, nagynyomású egy kis csepp, például
A második esetben, feltételezzük, alacsony nyomású egy kis csepp, például
Következésképpen a számtani nyomást lehet használni, ha a nyomásesés kicsi, és a nyomást az abszolút értékeket nagyok.
9.3 a gáz hőmérséklete hosszváltozás. Az átlagos gáz hőmérséklet a területen
Létrehozza a függőség a gáz hőmérséklete a hossza a csővezeték (terület). Megoldás: Tegye a következőket feltételezi:
- környezeti hőmérséklet t0 feltételezzük állandó;
- Az átlagos teljes hőátadási tényező a DAC állandónak tekintjük;
- tömegáram a gáz állandó.
Az egyenlet hő egyensúly
ahol CEB - átlagos teljes hőátadási tényező a gáz a környezetbe a csővezeték szakasz (feltételezzük, hogy állandó);
Cp - fajhője a gáz;
DH - külső átmérője a cső;
G - gázok tömegáram.
Elválasztó változó és integrálása a hő egyensúly egyenlet
azaz Ez a gáz hőmérséklete változás az a csővezeték hossza. Funkcionális függőség Tx = f (x) exponenciális és ábrán látható 9.2.
Származtatása (9,15) nélkül készül, figyelembe véve a hatása a Joule - Thomson. Ha szivattyúzás gáz gázvezeték kell vizsgálni a jelenléte a fojtás hatása, ami vezet mélyebb gáz hűtése, mint csak a hőcsere a földre. Ebben az esetben, a gáz hőmérséklete a végén rész lehet még alacsonyabb, mint a környezeti hőmérséklet (a talaj).
Figyelembe véve, Joule-effektus - Thomson törvény változása a gáz hőmérséklete a hossza a csővezeték szakasz formában van
9.2 ábra - módosítása a gáz hőmérséklete a hossza a csővezeték
ahol Di - Joule együttható - Thomson meghatározott átlagos nyomás értékek és a PCP hőmérséklet Toff jelen a csőszakaszt (Forma 7,24).
Grafikus ábrázolása képletű (9.16) ábrán mutatjuk be 9.3.
1 - a Joule-hatás - Thomson (9.16);
2 - csak Shoukhov képletű (9,15)
9.3 ábra - gáz hőmérséklet változás az a csővezeték hossza a befolyása a Joule-hatás - Thomson
Ezért minden mozgás a vezetéken szállított gáz mindig nemizoterm. Ezért a gyakorlati számításokban egyenletek alkalmazásával (7,16) és (7.18), ahelyett, hogy a T hőmérséklet bevezetjük az átlagos hőmérsékletét a gázáramba Tav része.
Alapján egyenlet (9.16), az átlagos hőmérséklet a gáz formájában
Együttható úgynevezett nonisothermality korrigált a gáz áramlását.
Ha a szám, hogy elemezze a függőség (9,18), akkor vegye figyelembe, hogy a Shukhov paraméter több mint négy (Shu> 4). korrekció nonisothermality φn ≈ 1. Ezért nonisothermality áramlás olyan kicsi, hogy ez nem befolyásolja a kapacitást a csővezeték (a gáz hőmérséklete az egész rész hosszával közel a környezeti hőmérséklet). Amikor (Shu <4) влияние неизотермичности существенное и φn> 1. a csővezeték áteresztőképességű ceteris paribus csökken. Ha Shu csökken, és közel van a nullához, akkor a határérték kapacitáscsökkenés 8 ... 10%.
Paraméter Shukhov (Forma 9,14) lehet kényelmesebb kiszámításához formájában, ahol a tömegáram alakítjuk térfogatú
Kiválasztása a számított környezeti hőmérséklet T0 és az átlagos hőátviteli tényező készül módjától függően a tojásrakás a csővezeték: föld alatt, a föld (egy halom), írásvetítő és víz alatti.
A fő változatai tömítéseket - a föld alatt. Szerint a „Standards technológiai tervezési törzs csővezetékek” környezeti hőmérséklet T0 kell venni, mint az átlagos értéket TGR talaj hőmérséklete mélységben szóló, a csővezeték hossztengelye természetes állapotban időszakban.
Hőátadási tényező a gáz a környezet földalatti vezeték DAC által meghatározott képlet